楔形盒染料掺杂胆甾相液晶激光器研究

设计制作了楔形盒掺杂激光染料PM580的胆甾相液晶器件, 研究了激光辐射行为. 在楔形液晶盒中出现了一系列与楔棱平行的向错线和不同规则形状的晶畴, 胆甾相液晶形成了平面态排列. 采用固体Nd:YAG倍频532 nm 波长激光作为抽运光, 获得调谐精度约1 nm, 调谐范围约17 nm的一维波长可调谐激光器. 楔形盒中, 液晶扭曲力与取向膜表面锚定力相互平衡的过程中胆甾相液晶螺距伸张, 光子禁带位置移动, 从而调谐光子禁带边沿出射激光波长. 关键词： 胆甾相液晶 楔形盒 激光辐射     

染料掺杂液晶填充毛细管的激光发射特性研究

本文提出利用染料掺杂液晶填充PI光控取向膜毛细管获得可调谐激光.采用532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,实验及理论研究了有聚酰亚胺(PI)取向膜和无PI取向膜毛细管的激光发射特性,对比分析了两种情形的激光产生阈值以及随温度变化的特性.结果表明:经PI光控取向处理的染料掺杂胆甾相液晶毛细管的激光发射模式具有分布反馈模式和回音壁模式,同时,激光产生阈值为4.5 m J·mm~(-2);发现当温度升高时,发射光谱发生"蓝移",中心波长调谐范围为5.9 nm,温度升高到43℃时,形成质量非常好的回音壁模式,其自由光谱范围为1.05 nm.经PI光控取向处理的染料掺杂向列相液晶激光发射模式为随机激光,并且较无PI取向时激光发射峰减少.     

胆甾相液晶温控旋光色散特性的研究

胆甾相液晶的螺距易受温度和电压的影响,螺距变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性发生相应的变化。实验证明:温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响与所对应的波长范围有关,在不同的波长范围内,温度对其旋光色散特性的影响规律不同;温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响还与所测试的波长离该温度下选择反射波带的远近有关,离选择反射波带越近,温度对其旋光色散特性的影响越大。实验表明:温度变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性的变化是偏振透射谱移动的一个重要原因。     

染料掺杂聚合物分散胆甾相液晶薄膜激光特性研究

采用激光染料DCM、向列相液晶TEB30A、手性剂S-811、聚乙烯醇(PVA), 通过微胶囊法制备了聚合物分散胆甾相液晶薄膜, 测量激光辐射谱, 研究了其激光辐射机理和温度调谐特性. 利用正交偏光显微镜观察器件织构, 看到液晶微滴分散均匀, 尺寸较大, 约为80 μm, 并且微滴中液晶分子呈现平面态排列织构. 以532 nm的Nd:YAG固体激光器作为抽运源, 测得在634.5 nm和680.2 nm波长处出现了尖锐的激光辐射峰, 线宽分别约为0.25 nm, 0.29 nm. 并与染料掺杂胆甾相液晶激光器件进行比较. 升高器件温度, 其输出激光波长蓝移, 获得666.7 nm至643.9 nm共22.8 nm的调谐范围. 由实验结果分析得出, 激光辐射机理为光子禁带末端激光, 出射波长分别对应光子禁带的两个边沿.     

横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响

阐述一种理论模型,讨论共面转换（IPS）模式下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及扭曲角的影响．利用琼斯矩阵法计算了光正入射情况下未加电场时胆甾相液晶的反射谱．在上述模型基础上,计算了施加电场后胆甾相液晶的反射峰值波长以及反射带宽随场强的变化关系．探讨了忽略锚定与强锚定两种边界条件下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响．所得结论在理论上证实：共面转换模式下电场可以调谐胆甾相液晶的反射光颜色,从而为基于电控螺距原理的胆甾相液晶反射式彩色显示方案提供了理论上的依据． 关键词： 胆甾相液晶 电控螺距 共面转换 琼斯矩阵法     

向列相液晶染料可调谐激光器的研究

对向列相液晶染料的可调谐激光器进行了光学特性研究. 以650 nm为中 心波长设计了SiO₂和TiO₂多层膜的一维光子晶体, 以激光染料与向列相液晶的混合物作为增益介质层, 制备了波长可调谐激光器.用Nd: YAG倍频脉冲激光器输出的532 nm激光抽运所制备的激光器样品得出如下光学特性: 激光发射波长随温度调谐范围为605.5---639.8 nm, 达到34.3 nm, 随电压调谐范围为634.5---619.5 nm, 达到15 nm. 发射激光每脉冲的阈值能量为12.3 μJ, 激光线宽小于1 nm.     

染料掺杂液晶可调谐光纤荧光光源的研究

本文提出了染料掺杂液晶填充空心光纤构造荧光可调谐光源.基于染料分子能级结构理论分析B4400荧光光谱依赖温度的变化特性,采用脉宽8 ns,波长为532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,向列相液晶作基体,实验分析染料B4400掺杂液晶填充空心光纤荧光光谱选择性荧光放大规律及温度调谐特性.结果表明:通过控制染料浓度可控制荧光输出功率水平;当温度升高时,中心波长发生红移,中心波长调谐范围为590—605 nm;荧光谱宽呈单调展宽,调制范围为228—236 nm;染料掺杂液晶填充空心光纤荧光光源可实现一定范围内的温度调谐.     

梳状电极胆甾相液晶激光器的激光辐射谱

设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件,研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极,电极宽度约2 mm,相邻电极间距分别约为1,3,5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理,使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd∶YAG激光器作为泵浦光源,测量器件激光辐射谱。改变外加电压0~100 V,3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域,可获得633.65~621.52 nm（12 nm）和683.15~664.35 nm（18 nm）的可调谐波长范围;在电极间距3,5 mm区域,辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下,液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动,液晶分子层螺旋轴倾斜,各个液晶畴的螺旋轴取向不一致,使有效螺距值缩短并有所浮动,引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时,随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。     

染料掺杂液晶激光器的光谱特性研究

首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J,从而选定了最适合的泵浦光源,并在此基础上设计了相应的泵浦光路。通过检测输出激光的光强和波长,从光栅周期、外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究,结果表明,通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐,符合理论计算值。与此同时,通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐,虽然调谐范围较小,但是也实现了输出激光强度的调谐,强度调谐幅度高达90.2%。染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性,大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。但是,当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时,出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm,在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。     

胆甾相液晶电控螺旋畸变导致的布拉格反射特性

研究了平面织构胆甾相液晶在垂直于螺旋轴方向施加电场后,引起螺旋畸变导致布拉格反射光强度变化特性,利用液晶矩阵光学,琼斯矩阵法与Matlab矩阵计算软件对有螺旋畸变情况下的布拉格反射光谱特性进行了分析和数值计算.从数值计算和实验结果可知,胆甾相液晶在其垂直螺旋轴方向施加不同电压电场时,布拉格反射光中心波长不随电压改变,而布拉格反射光强会随电压的增大而减弱.提出一种电致螺旋畸变模型,对实验结果和数值计算结果给出了合理的解释,认为利用电场改变胆甾相液晶螺距进而设计电控颜色变化液晶器件的原理是不可靠的.     

电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱研究

研究了电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱。设计了两种电极结构,分别对正性和负性液晶器件施加横向和纵向电场,采用532 nm的Nd∶YAG脉冲固体激光器泵浦样品。对正性液晶器件施加电场,在 630～660 nm范围获得多波长的激光输出。对负性液晶激光器件施加电场,获得调谐范围为18.5 nm的激光输出。由器件织构和光子禁带的变化,进行了深入的分析。正性液晶器件,在电场力矩与扭曲力矩相互竞争过程中,引起液晶的流动,光子禁带上下浮动,因此不仅在禁带边沿,禁带内也出现激光辐射。而负性液晶器件随着电场强度增大,液晶螺距收缩,禁带蓝移,输出激光波长从681.0 nm蓝移到662.5 nm,出射激光波长为光子禁带边沿处。负性液晶器件在电场作用下的稳定性较好。     

Electromechanical and light tunable cholesteric liquid crystals

A light-responsive cholesteric liquid crystal (CLC) mixture is tuned with light and applied DC electric field. Interestingly, the reflection of the CLC is red shifted with UV light and blue shifted with applied DC electric fields. UV light exposure induces a red shift in the reflection of the CLC bandgap by as much as 800 nm from the original spectral position. Spatial variations in pitch (and thus reflection color) are shown to blue shift with applied DC field regardless of the photohistory and restore the notch position or image upon removal of the field. The ability to tune the reflection of the CLC bandgap on demand to the red or blue with multiple stimuli is a never before demonstrated effect that could have potential utility in lasing, optical filtering, or data communication applications.     

Transformation of cholesteric orientational structures and optical textures induced by the electric field–driven ionic modification of surface anchoring

The reorientation of a cholesteric liquid crystal with a large helical pitch induced by the electric field–driven modification of surface anchoring is investigated. In the initial state, the liquid crystal cell has a homeotropic alignment of the director. An applied dc electric field produced a twisted homeoplanar structure of the cholesteric.     

Lasing emission of dye-doped cholesteric liquid crystal microdroplet wrapped by polyglycerol in hollow glass microsphere

In this Letter,a dye-doped cholesteric liquid crystal(DDCLC)-filled hollow glass microsphere is demonstrated to be a resonator with good temperature response.A diglycerol layer is used to wrap the DDCLCs microdroplet to keep it steady and control its orientation.The whispering gallery mode(WGM)lasing and photonic band gap(PBG)lasing caused by two different mechanisms were obtained under the pump of a pulsed laser,and the temperature response of these two kinds of lasing was studied.For the liquid crystal and chiral material used in this Letter,both the WGM lasing and the PBG lasing have a blue shift in wavelength with increasing temperature.     

基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究

首先制备了不同周期的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅并进行激光抽运实验, 得到了激光器的调谐曲线,确定了激光器在574 nm到685 nm的谱带里均可以实现激光输出, 即激光器具有110 nm左右的可调谐范围. 之后, 通过温控仪控制样品的温度, 对周期为610 nm的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅进行激光抽运, 探测不同温度下的输出激光光谱, 观察到随着温度由20℃升高到65℃, 激光器的中心波长由627.9 nm减小到623 nm, 产生了4.9 nm的波长蓝移.